Argomenti ed obiettivi

Il corso ha l'obiettivo di fornire gli elementi di base e i fondamenti teorici delle tecniche di acquisizione dei segnali.

Una delle discipline di base è la teoria dei segnali, che si è sviluppata storicamente intorno ai segnali e ai sistemi a tempo continuo o analogici. Tale teoria consente di evidenziare ed elaborare nel modo più opportuno l'informazione contenuta nei segnali, utilizzando il concetto di rappresentazione nel dominio del tempo e della frequenza, con l'obiettivo di mettere in evidenza i ruoli diversi e complementari di questi due domini nell'analisi dei segnali e dei sistemi lineari.

Dall'avvento dei calcolatori, la teoria dei segnali trova grande diffusione anche nei segnali e sistemi a tempo discreto, più noti come numerici o digitali. La conversione analogico-digitale, governata da regole teoriche ben consolidate, rappresenta l'elemento di passaggio dal mondo analogico al mondo digitale. I convertitori analogico-digitali, noti con la sigla ADC, sono i dispositivi reali che realizzano, in forma approssimata, tale conversione. Un obiettivo del corso è evidenziarne le principali problematiche, quali la scelta della frequenza di campionamento, il ruolo del filtro antialiasing, e i metodi a sovracampionamento (convertitori Sigma/Delta).

I dati sono poi misure, e occorre analizzarne il contenuto di informazione in relazione al misurando, valutazione riassunta nell'incertezza di misura. Questa va studiata a fondo sia nei contributi di tipo casuale, sia in quelli di tipo sistematico, propri del modello fisico, degli strumenti e dei campioni di riferimento usati.

Destinatari del corso

• Tecnici (non necessariamente laureati) impegnati nel campo di acquisizione dati da prove strada e banco.

Prerequisiti
Il corso richiede conoscenze di analisi matematica.

Testi di riferimento
1. L. Lo Presti, F. Neri: L'analisi dei segnali, CLUT 1991.
2. A. De Marchi, L. Lo Presti: Incertezze di Misura, CLUT 1993.

Contenuti

Segnali e sistemi analogici

• Definizione di segnale ed esempi di segnali del modo fisico e prodotti dall'uomo. I trasduttori e il segnale elettrico.
• Analisi nel dominio del tempo.
• Analisi nel dominio della frequenza basata sulla trasformata di Fourier (concetto di spettro e di analisi modale). Interpretazione delle proprietà della trasformata di Fourier nell'analisi dei segnali.
• Sistemi lineari caratterizzati sia nel dominio del tempo che nel dominio della frequenza (filtri analogici e cenni sulle funzioni di trasferimento)

Conversione ADC e segnali numerici

• Tecniche di base per l'acquisizione dei segnali
  • I fondamenti concettuali (il teorema del campionamento)
  • Lo schema di principio di un convertitore ADC
  • La scelta della frequenza di campionamento e gli effetti del sottocampionamento
  • Gli errori di aliasing e il filtro antialiasing
  • La decimazione (analogie e differenze con il campionamento)
  • Principio di funzionamento dei convertitori a sovracampionamento (Sigma/Delta)
• Concetti di base dei segnali numerici
  • Segnali numerici e segnali campionati
  • Sistemi lineari (filtri digitali)

Concetti di misura

• Incertezze ed errori di misura
  • Errori di misura, ricerca e correzione
  • Incertezze di tipo B (del riferimento, di modello, e strumentali)
  • Incertezze di tipo A (diagrammi sigma-tau, tipi di rumore)
  • Concetti di accuratezza, risoluzione, stabilità, ripetibilità, riproducibilità
• Modalità di lettura/comprensione delle specifiche dei sensori: range, precisione, risoluzione, accuratezza, linearità, banda di risposta in frequenza, campi operativi in temperatura/vibrazioni, ecc.
• Analisi di un case-study

Costo
Il costo di partecipazione è di Euro 580 (+IVA 20%) - Per i soci NAFEMS è di Euro 465 (+IVA 20%)